KHẢO SÁT PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY HỢP CHẤT CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC TỪ HÚNG QUẾ_OCIMUM BASILICUM

Nghiên cứu hợp chất sinh học có khả năng kháng oxi hóa ngày càng là vấn đề hấp dẫn nhiều chuyên gia và chúng được đánh giá có vai trò rất quan trọng đối với sức khỏe con người.Húng quế là thực vật có hợp chất sinh học. Chính vì vậy, chúng tôi đề xuất đề tài “Khảo sát phương pháp và điều kiện trích ly hợp chất có hoạt tính sinh học từ Húng quế (Ocimum basilicum)” nhằm bước đầu tìm ra phương pháp và điều kiện trích ly các hợp chất sinh học từ Húng quế, từ đó có giải pháp sử dụng chế phẩm này trong thực phẩm và sinh học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY HỢP CHẤT CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC

TỪ HÚNG QUẾ (Ocimum basilicum)

GVHD: NGUYỄN THỊ THUHUYỀN

B CÔNG TH Ộ CÔNG THƯƠNG ƯƠNG NG

TR ƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM NG Đ I H C CÔNG NGHI P TH C PH M TP HCM ẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM ỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM ỆP THỰC PHẨM TP HCM ỰC PHẨM TP HCM ẨM TP HCM

KHOA CÔNG NGH TH C PH M ỆP THỰC PHẨM TP HCM ỰC PHẨM TP HCM ẨM TP HCM TP.HỒ CHÍ MINH, NĂM 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

GVHD: NGUYỄN THỊ THUHUYỀN

TP.HỒ CHÍ MINH, NĂM 2016

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY HỢP CHẤT CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC

TỪ HÚNG QUẾ (Ocimum basilicum)

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN NHẬN XÉT Khóa luận tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp

1 Những thông tin chung:

Họ và tên sinh viên được giao đề tài (Số lượng sinh viên: )

(1) .MSSV: ………….

Tên đề tài: Khảo sát phương pháp và điều kiện trích ly hợp chất có hoạt tính sinh học từ Húng quế (Ocimum basilicum)

2 Nhận xét của giảng viên hướng dẫn: - Về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên:

- Về nội dung và kết quả nghiên cứu:

- Ý kiến khác:

3 Ý kiến của giảng viên hướng dẫn về việc SV bảo vệ trước Hội đồng:

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20

GVHD

(Ký và ghi rõ họ tên)

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ Khóa luận tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp

(Phiếu này phải đóng vào trang đầu tiên của báo cáo)

Họ và tên sinh viên được giao đề tài (Số lượng sinh viên: 01)

(1) .MSSV: ………….

Tên đề tài: Khảo sát phương pháp và điều kiện trích ly hợp chất có hoạt tính sinh học từ Húng quế (Ocimum basilicum)

3 Mục tiêu của đề tài: Khảo sát các phương pháp và điều kiện trích ly hợp chất có hoạt tính sinh học từ Húng quế (Ocimum basilicum)

4 Nội dung nghiên cứu chính: Tổng quan đặc điểm thực vật, thành phần hóa học của Húng quế

Khảo sát một số thành phần hóa học của nguyên liệu

Khảo sát phương pháp trích ly

Khảo sát điều kiện trích ly: nhiệt độ, thời gian trích ly

Đánh giá hoạt tính sinh học của dịch trích

Ngày giao đề tài: 23/04/2016 Ngày nộp báo cáo: 26/06/2016 TP.Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20 Trưởng khoa Trưởng bộ môn Giảng viên hướng dẫn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan rằng báo cáo khóa luận tốt nghiệp này là do chính tôi thực hiện dưới sựhướng dẫn của cô Nguyễn Thị Thu Huyền Các số liệu và kết quả phân tích trong báocáo là trung thực, không sao chép từ bất cứ đề tài nghiên cứu khoa học nào

TP.HCM, tháng 07 năm 2016

SINH VIÊN THỰC HIỆN

(Kí và ghi rõ họ tên)

\

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Nghiên cứu hợp chất sinh học có khả năng kháng oxi hóa ngày càng là vấn đề hấp dẫnnhiều chuyên gia và chúng được đánh giá có vai trò rất quan trọng đối với sức khỏecon người.Húng quế là thực vật có hợp chất sinh học Chính vì vậy, chúng tôi đề xuất

đề tài “Khảo sát phương pháp và điều kiện trích ly hợp chất có hoạt tính sinh học từ

Húng quế (Ocimum basilicum)” nhằm bước đầu tìm ra phương pháp và điều kiện trích

ly các hợp chất sinh học từ Húng quế, từ đó có giải pháp sử dụng chế phẩm này trongthực phẩm và sinh học Sau quá trình nghiên cứu, một số kết luận như sau:

- Phương pháp trích ly có hỗ trợ của vi sóng với công suất 320W trong 30s làphương pháp cho hiệu suất kháng oxi hóa cao hơn hai phương pháp ngâm, gianhiệt 1 giờ trong 500C, có khuấy và phương pháp trích ly có hỗ trợ siêu âm vớicông suất 225W trong 10 phút

- Các thông số tối ưu cho quá trình trích ly có hỗ trợ của vi sóng:

 Công suất : 480W

 Thời gian trích ly: 40s

- Hoạt tính kháng oxi hóa: dịch trích từ lá Húng quế có khả năng kháng oxi hóađược kiểm tra bằng phương pháp DPPH với giá trị IC50 là 58,85 µg/ml cao hơngấp 2,80 lần so với lá Húng quế được trồng tại Ấn Độ ( IC50= 170,6 µg/ml)[1]

và cao gấp 5,94 lần so với lá của Hà thủ ô ( IC50= 349,35 µg/ml) [2]

- Hàm lượng polyphenol của dịch trích Húng quế là 0,23%

Từ những kết quả nghiên cứu trên có thể kết luận rằng khả năng kháng oxi hóa củaHúng quế là rất đáng kể, có triển vọng để tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng

Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trong khoa Công nghệ thực phẩm trường Đạihọc Công nghiệp thực phẩm TP Hồ Chí Minh đã tận tình truyền đạt kiến thức trongnhững năm tôi học tập.

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn tạo điều kiện, quantâm giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp cao quý

Xin trân trọng cám ơn!

TP HCM, tháng 07 năm 2016

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN iii

LỜI CẢM ƠN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC HÌNH ẢNH viii

DANH MỤC ĐỒ THỊ ix

DANH MỤC BẢNG x

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xi

PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

PHẦN 2 TỔNG QUAN 4

2.1 Tổng quan về Húng quế 4

2.1.1 Mô tả 4

2.1.2 Phân loại 5

2.1.3 Phân bố 7

2.1.4 Gieo trồng và thu hoạch 8

2.1.5 Thành phần hóa học 8

2.1.6 Công dụng 17

2.2 Tổng quan về quá trình trích ly 18

2.2.1 Khái niệm 18

2.2.2 Cơ sở khoa học 18

2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng 20

2.2.4 Các phương pháp trích ly 21

2.3 Tổng quan về các phương pháp xác định khả năng kháng oxi hóa 26

2.3.1 Gốc tựdo 26

2.3.2 Phương pháp TEAC (Trolox equivalent antioxydant capacity) 27

2.3.3 Phương pháp DPPH (Scavenging ability towards DPPH radicals) 27

2.3.4 Phương pháp ORAC (Oxygen radical absorbance capacity) 28

2.3.5 Phương pháp TRAP (Total radical-trapping antioxydant potential) 28

2.3.6 Phương pháp FRAP (Ferric reducing-antioxydant power) 29

2.3.7 Phương pháp reducing power (năng lực khử) 29

2.3.8 Phương pháp FTC(Ferric thiocyanat) 30

2.4 Các công trình nghiên cứu 30

2.4.1 Các nghiên cứu về giá trị y học của Húng quế 30

2.4.2 Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học và chế phẩm của Húng quế 31

PHẦN 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

3.1 Thời gian và địa điểm làm đề tài 33

3.2 Vật liệu nghiên cứu 33

3.2.1 Nguyên liệu 33

3.2.2 Hóa chất 33

3.2.3 Thiết bị 34

3.3 Phương pháp nghiên cứu 34

3.3.1 Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm 34

3.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 36

3.3.3 Phương pháp phân tích 44

3.3.4 Phương pháp xử lý số liệu 45

PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 46

4.1 Kết quả thành phần hóa học của Húng quế 46

4.2 Kết quả khảo sát các phương pháp trích ly 47

4.2.1 Kết quả thí nghiệm 1: khảo sát sơ bộ các phương pháp trích ly 47

4.2.2 Kết quả thí nghiệm 1: khảo sát ảnh hưởng của các phương pháp trích ly đến hoạt tính kháng oxi hóa của dịch trích 49

4.3 Kết quả thí nghiệm 2: khảo sát điều kiện trích ly có hỗ trợ của vi sóng 53

4.3.1 Kết quả thí nghiệm 2.1: khảo sát công suất trích ly có hỗ trợ vi sóng 53

4.3.2 Kết quả thí nghiệm 2.2: khảo sát thời gian trích ly có hỗ trợ của vi sóng 56

4.4 Đánh giá hoạt tính sinh học của dịch trích 59

4.4.1 Đánh giá hoạt tính kháng oxi hóa của dịch trích 59

4.4.2 Kết quả hàm lượng polyphenol của dịch trích Húng quế 60

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

5.1 Kết luận 61

5.2 Kiến nghị 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Cây Húng quế 4

Hình 2.2 Một số polyphenol [20] 12

Hình 2.3 Cấu trúc hóa học của polyphenol [19] 13

Hình 2.4 Cấu trúc phân tử của một số hợp chất flavonoid [19] 16

Hình 2.5 Tạo nhiệt bằng vi sóng và tạo nhiệt thông thường 23

Hình 2.6 Trích ly vi sóng 24

Hình 3.1 Sơ đồ nghiên cứu 35

Hình 3.2 Quy trình khảo sát thành phần hóa học của Húng quế 36

Hình 3.3 Quy trình thu nh n d ch tríchận dịch trích ịch trích 37

Hình 3.4 Quy trình khảo sát công suất ảnh hưởng đến khả năng kháng oxi hóa 41

Hình 3.5 Quy trình khảo sát thời gian ảnh hưởng đến khả năng kháng oxi hóa 43

Hình 3.6 Quy trình xác định hàm lượng polyphenol 44

DANH MỤC ĐỒ THỊ

Đồ thị 4.1 Ảnh hưởng của các phương pháp lên giá trị IC50 52

Đồ thị 4.2 Biểu diễn sự phụ thuộc nồng độ dịch chiết và hiệu suất kháng oxi hóa của phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng 52

Đồ thị 4.3 Ảnh hưởng của công suất lên giá trị IC50 56

Đồ thị 4.4 Biểu diễn sự phụ thuộc nồng độ dịch chiết và hiệu suất kháng oxi hóa của dịch chiết bằng phương pháp vi sóng với công suất là 480W 56

Đồ thị 4.5 Ảnh hưởng của thời gian lên giá trị IC50 59

Đồ thị 4.6 Sự phụ thuộc nồng độ dịch chiết, vitamin C lên hiệu suất kháng oxi hóa 60

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Các thành phần hóa học có trong lá, hoa và hạt của Húng quế 9

Bảng 2.2 Thành phần các hợp chất dễ bay hơi chính của cây Húng quế ở Bắc Mỹ 10

Bảng 2.3 Chỉ số hóa lý của tinh dầu Húng quế của Pháp, Đức, Angieri, Tây Ban Nha 10

Bảng 2.4 Công dụng của Húng quế tại các quốc gia 18

Bảng 2.5 So sánh hiệu quả giữa các phương pháp cung cấp nhiệt 24

Bảng 2.6 Trở kháng âm, vận tốc lan truyền trong một số môi trường sinh học 25

Bảng 3.1 Các loại hóa chất được sử dụng trong nghiên cứu 33

Bảng 3.2 Danh mục các thiết bị sử dụng trong nghiên cứu 34

Bảng 3.3 Các giá trị công suất được khảo sát 39

Bảng 3.4 Giá trị công suất được khảo sát 40

Bảng 4.1 Thành phần hóa học của Húng quế 47

Bảng 4.2 Hàm lượng chất khô của 3 phương pháp trích ly 49

Bảng 4.3 Hiệu suất kháng oxi hóa, giá trị IC50 của các phương pháp 51

Bảng 4.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của công suất lên hiệu suất kháng oxi hóa và giá trị IC50 55

Bảng 4.5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng thời gian lên hiệu suất kháng oxi hóa và giá trị IC50 58

Bảng 4.6 Giá trị IC50 của Húng quế và vitamin C 60

Bảng 4.7 Biểu thị giá trị độ hấp thu theo nồng độ acid gallic 61

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

TP.HCM Thành phố Hồ Chí Minh

DPPH Scavenging ability towards DPPH radicalsTEAC Trolox equivalent antioxydant capacityORAC Oxygen radical absorbance capacity

FRAP Ferric reducing-antioxydant power

TRAP Total radical-trapping antioxydant potential

PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Chất có hoạt chất sinh học là các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học trên cơ thểngười Gần đây, nhiều hợp chất sinh học có tác dụng chữa trị các bệnh hiểm nghèo(chống ung thư, chống HIV, tăng cường hệ miễn dịch của cơ thể ) đã được phát hiện.Các hợp chất sinh học chứa trong giới thực vật đã và đang là vấn đề hấp dẫn, thu hút

sự quan tâm đầu tư của các nước công nghiệp phát triển vào việc điều tra, nghiên cứu,khai thác, phát triển, sản xuất chế biến và kinh doanh

Từ ngày xưa đến nay, Húng quế (Ocimum basilicum) chỉ sử dụng với mục đích chủ yếu là làm gia vị trong chế biến thực phẩm.Ocimum basilicum có các hợp chất sinh

học như flavonoid và polyphenol Chúng có khả năng kháng oxi hóa, tức có tác dụngbắt các gốc tự do có trong cơ thể người.Hiện nay, tình trạng sức khỏe của con ngườingày càng sa sút do môi trường sống và thực phẩm Các nhà nghiên cứu đã nhận thấyrằng các gốc tự do đứng đằng sau những căn bệnh nguy hiểm như ung thư, chứng xơvữa động mạch, bệnh hen suyễn, tiểu đường, suy giảm khả năng nhìn, lão hóa Một

số nghiên cứu nước ngoài trước đây đã quan tâm về vấn đề này: T Juntachot và nhữngcộng sự tại Thái Lan đã khẳng định khả năng chống oxi hóa của Húng quế, chúng cóthể thay thế các chất chống oxi hóa nhân tạo trong tương lai[3] Ildikó Lung và nhữngcộng sự (2013) đã nghiên cứu về tác động của chiếu xạ lên hàm lượng acid phenol vàflavonoid từHúng quế trong đó có khảo sát dung môi bằng các phương pháp ngâm,phương pháp trích ly hồi lưu, phương pháp trích ly có hỗ trợ của siêu âm và phươngpháp có hỗ trợ của vi sóng, kết quả cho thấy dung môi ethanol 600 và Húng quế có tácđộng của chiếu xạ cho hàm lượng acid phenol và flavonoid cao hơn không chiếu xạ[4].Những nghiên cứu này đã rút ngắn đáng kể thời gian và tăng hiệu suất Tuy nhiên, cácnghiên cứu về ảnh hưởng của các phương pháp trích ly Húng quế lên các chất có hoạttính kháng oxi hóa vẫn chưa được nghiên cứu Chính vì vậy, chúng tôi đề xuất đề

tài“Khảo sát phương pháp và điều kiện trích ly hợp chất có hoạt tính sinh học từHúng

quế (Ocimum basilicum)” nhằm xác định phương pháp và điều kiện tối ưu để trích ly

hoạt chất sinh học có khả năng kháng oxi hóa từ lá Húng quế

Ý nghĩa và tính mới về khoa học, thực tiễn

Khảo sát các phương pháp trích ly và điều kiện trích ly thích hợp để thu nhận dịch

trích có hoạt tính sinh học từHúng quế(Ocimum basilicum).

Đánh giá khả năng kháng oxi hóa của dịch trích ly bằng phương pháp DPPH và sosánh khả năng kháng oxi hóa với chất chuẩn acid ascorbic

Xác định hàm lượng polyphenol của dịch trích

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát: xác định phương pháp trích ly và điều kiện trích ly tối ưu hợp chất

kháng oxi hóa từHúng quế (Ocimum basilicum).

Mục tiêu cụ thể:

- Khảo sát ba phương pháp trích ly: phương pháp ngâm có gia nhiệt, khuấy,phương pháp trích ly có hỗ trợ của vi sóng và phương pháp trích ly có hỗ trợcủa siêu âm để từ đó xác định phương pháp tối ưu trong trích ly hoạt chất sinhhọc từ Húng quế

- Khảo sát điều kiện trích ly thích hợp thông qua khảo sát hoạt tính kháng oxi hóacủa dịch trích Húng quế

- Xác định hàm lượng polyphenol của dịch trích sau khi đã tối ưu các thông số

Nội dung nghiên cứu chính: có 5 nội dung

- Tổng quan đặc điểm thực vật, thành phần hóa học của Húng quế

- Khảo sát một số thành phần hóa học của nguyên liệu

- Khảo sát phương pháp trích ly

- Khảo sát điều kiện trích ly

- Đánh giá hoạt tính sinh học của dịch trích

Bố cục luận văn gồm có 5 phần:

- Phần 1: Đặt vấn đề: từ trang 1 đến trang 3

- Phần 2: Tổng quan: từ trang 4 đến trang 32

- Phần 3: Vật liệu và phương pháp: từ trang 33 đến trang 45

- Phần 4: Kết quả và bàn luận: từ trang 46 đến trang 60

- Phần 5: Kết luận và kiến nghị: trang 61

Địa bàn khảo sát:Húng quế(Ocimum basilicum) trồng tại Bình Chánh, mua từ chợ

Sơn Kỳ tại quận Tân Phú, thành phố Hồ Chí Minh vào tháng 5 và tháng 6/2016

Mô tả: cây bụi nhỏ, cao tới 50-60 cm, có mùi thơm đặc biệt, cành vuông, lá đơn, mọcđối, màu lục bóng, hơi khía răng ở mép Hoa mọc thành chùm đơn, dài đến 20 cm gồmnhững vòng 5-6 hoa cách xa nhau Hoa nhỏ, màu trắng hay hồng, mỗi cái có một trànghoa mà môi dưới hơi tròn, còn môi trên chia thành 4 thùy đều nhau Quả bế tư, rờinhau, mỗi quả chứa 1 hạt [6].

Danh pháp thực vật của Ocimum basilicum rất phức tạp Hiện có tới 50-60 loài ở vùng

nhiệt đới Châu Á, Phi và Mỹ Hoa Húng tuy lưỡng tính nhưng có thể do ong có sự thụphấn lai với khả năng lai hóa không bình thường thành những dạng có tính chất không

bền vững.Húng quế là một trong các loại thảo mộc quan trọng nhất đối với nhiều nền

văn hóa và ẩm thực gồm Ý, Thái, Việt, và Lào [7].Tên Ocimum xuất phát từ tiếng Hy Lạp cổ đại có nghĩa là mùi Còn Basilicum có tiếng La Tinh là Basilikon có nghĩa là

vương giả ở Hy Lạp Henry Beston đề nghị đặt tên của nó là Tyrian vì hoa của nó cómàu tím[8]

2.1.2 Phân loại

Việc phân loại Ocimum cũng là một vấn đề Ước tính có 30 (Paton, 1992) đến 160

(Pushpangadan & Brady, 1995) số lượng các loài khác nhau

Các chi Ocimum thuộc (Labiatae) họ Lamiaceae có nhiều hơn 160 loài (Bhattacharjee,

2000), có nguồn gốc tại vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới, với sự đa dạng vềđặc điểm tăng trưởng, kích thước lá, màu hoa, ngoại hình và hương thơm (Miele,

2001).Briquet (1897) chia chiOcimune thành ba chi phụ trong đó Ocimum thuộc một

bộ phụ.Theo Bentham (1848), Ocimum được phân loại như sau[5]:

- Chi Ocimum, loàiOcimumđược chia làm 7 loài và mẫu đại diện phân tích thuộc

O Americanum Các loài thuộc loại này chỉ khác nhau về hình thái của lá và

môi trường

- Chi Ocimum, loàiGratissima được chia làm 6 loài và mẫu đại diện phân tích

thuộc O.gratissimum, O.jamesii, O.cufodontii.

- ChiOcimum, loàiHiantia ( thường được coi là Becium) được chia làm 35 loài và mẫu đại diện phân tích thuộc B.fimbriatum, B.grandiflorum, B.dhofarense và

B.irvinei Loài này đặc trưng cho nhóm Becium được công nhận

bởiSebald(1988, 1989) vì hình thái của chúng ít có sự thay đổi

- ChiHierocymum,Bentham công nhận có 11 loài trong nhóm này nhưng có một vài loài đã được chuyển vào như Endostemon (Paton, 1994) vàPlatostoma (Paton, 1997) Nhóm được đại diện trong nghiên cứu là O.lamiifolium, O.selloi, O.nudicaulevàO.tenuiflorum L.

- ChiGymnocimum, Bentham công nhận có 8 loài trong nhóm này Một số nhóm khác đã được xác nhập như Fuerstia (Paton, 1995), Endostemon (Paton, 1994) vàHemizygia (Codd, 1985) Nhóm đại diện được phân tích O.campechianum, vàO.ovatum.

Một số loại Húng quế nổi bật[8]:

- Ocimum Americanum: ứng dụng trong ẩm thực, dược, kinh tế.

- Ocimum Basilicum: ứng dụng trong ẩm thực, dược, kinh tế.

- Ocimum Campechianum: ứng dụng ẩm thực.

- Ocimum Citriodorum: ứng dụng trongẩm thực.

- Ocimum Gratissimum: ứng dụng trong ẩm thực, dược, kinh tế.

- Ocimum Kilimandscharicum: ứng dụng trong dược, kinh tế.

- Ocimum Tenuiflorum: ứng dụng trong ẩm thực, dược, kinh tế

Phân loại Húng quế[9]:

- Ocimum Basilicum– giống được biết đến nhiều nhất.

- Ocimum Americanum–Húng quế chanh.

- Ocimum Sanctum hoặc Tenuflorum–Húng quế thánh

- Ocimum Citriodorum–Húng quế Hy Lạp, Húng quế thái.

- Ocimum Gratissium– Hung nhu trắng.

- Ocimum Minimum–Húng quế cay Hy Lạp.

- Ocimum Kilimandscharicum –Húng quế Châu Phi.

- Ocimum americanum– Húng quế gia vị

Căn cứ theo thành phần hóa học và nguồn gốc phân bố, trên thị trường có bốn chủngloại chính như sau [10]:

- European hay sweet basil: được trồng ở các nước Pháp, Italy, Bungari, Ai Cập,Hungari, Nam Phi và Hoa Kỳ Thành phần chính của tinh dầu là methylchavicol và linalol nhưng không có camphor Tinh dầu này có độ quay cực bêntrái, vị thơm tinh tế, chất lượng cao hơn cả

- Réunion basil: được sản xuất ở các nước: quần đảo Comoros, Madagasca,Seychelle (Xâysen – quốc gia ở Châu Phi), Thái Lan Tinh dầu giàu methylchavicol Loại tinh dầu này cũng có thành phần chính là methyl chavicol, có cảcamphor nhưng không có linalol Tinh dầu này có độ quay cực sang phải, cómùi camphor nhẹ và cũng ít có giá trị về mặt chất lượng

- Methyl cinnamate basil: được sản xuất ở một số nước nhiệt đới như Ấn Độ,Haiti, một số nước Châu Phi Tinh dầu giàu methyl cinnamat Tinh dầu có độ

phân cực, thành phần chính là methyl chavicol, linalol và một lượng đáng kểmethyl cinamat.

- Eugenol basil: được sản xuất ở Liên Bang Nga, một số nước Bắc Phi như Aicập, Marôc thông qua chưng cất Tinh dầu giàu eugenol, thông dụng nhất là

European Basil oil hay Sweet Basil oil Ở Việt Nam, Ocimum gratissimum

chính là hương nhu cho eugenol là chủ yếu

Húng quế có nguồn gốc ở khu vực châu Á và châu Phi và cây hoang dại lâu năm trênmột số đảo.Húng quế Thái Bình Dương đã được mang từ Ấn Độ sang châu Âu quaTrung Đông trong thế kỷ thứ mười sáu, và sau đó đến Mỹ vào thế kỷ XVII [12]

Ở nước ta, tại miền Bắc trước đây chỉ thấy trồng lấy lá và ngọn làm gia vị Từ năm

1975, mục đích như làm gia vị như ở miền Bắc, người ta còn thu hoạch quả (gọi nhằm

là hạt – Fructus Ocimi) để ăn cho mát và giải nhiệt gọi là hạt é [11].

Các quốc gia của trồng Húng quế chính bao gồm Pháp, Ai Cập, Hungary, Indonesia,

Morocco, Hy Lạp, Israel và Hoa Kỳ Trồng phổ biến nhất là O x africanum Lour, O.

americanum L., O basilicum L., O gratissimum L., O minimum L., O tenuiflorum L.

(Carović – Stanko và những cộng sự, 2010;Simon và những cộng sự, 1984; Simon,1998) [7]

2.1.4 Gieo trồng và thu hoạch

Húng quế là là loài cổ nhiệt đới, được trồng để lấy cành lá làm rau ăn sống như gia vịthơm, nhưng cũng được trồng để lấy hạt làm thạch, có thể gieo hạt vào tháng 3 vàtrồng vào tháng 5 và thu hái vào mùa hè-thu, rửa sạch và phơi khô [6].1kg hạt Húngquế cho 200000-250000 cây con [13]

Theo truyền thống, thời gian tốt nhất để thu hoạch rau Húng quế vào buổi sáng khi cácloại dầu thiết yếu tiết ra là mạnh nhất, sau khi sương sớm nhưng phải trước buổi chiều.Tuy nhiên, những nhà nghiên cứu tại Đại học Michigan đã cho rằng thu hoạch rauHúng quế vào buổi tối từ 6 đến 10 giờ thì làm tăng tuổi thọ của nó Phát hiện này cóthể được quan tâm đặc biệt cho người trồng Húng quế thương mại Nếu thu hoạchHúng quế với số lượng nhỏ để thêm vào một món ăn ưa thích thì hãy làm theoMadalene Hill và Gwen Barclay là thu hoạch nó khi có thời gian Đối với vụ thuhoạch lớn thì Magdalene và Gwen khuyên rằng nên thu hoạch vào buổi sáng và tưới

nó vào tối buổi trướcđể xối đi bụi[8]

Húng quế phù hợp với điều kiện khí hậu vùng nhiệt đới Mặc dù nhiệt độ tối ưu chonảy mầm trong khoảng 21°C đến 30°C (Potievsky, 1983), nó có thể chịu đựng đượccác khu rừng mưa nhiệt đới mát ẩm và với nhiệt độ hàng năm khoảng 6°C và 24°C vànhận lượng mưa 800mm (Potievsky và Galambosi, 1999) Giống khác nhau thì có đặcđiểm hình thái, đặc điểm phát triển, sản xuất tinh dầu và các thành phần của tinh dầu

dễ bay hơi cũng khác nhau (Lachowicz, 1997)

2.1.5 Thành phần hóa học

Các mùi hương đặc biệt và hương vị của các loài rau thơm của giống cây trồng là docác thành phần của các loại tinh dầu trong lá và các bộ phận khác của cây Hầu hết,Húng quế chứa methyl chavicol, eugenol và linalool Bên cạnh đó, số lượng của mỗithành phần hóa học khác nhau tùy thuộc vào từng loài.Húng quế chứa một lượng nhỏkhoáng chất và vitamin [8]

Bảng 2.1 Các thành phần hóa học có trong lá, hoa và hạt của Húng quế[14]

 Tinh dầu

Trong cây Húng quế chứa 0,4 – 0,8 % tinh dầu (ở Châu Âu cứ 900-1000 kg hoa cho 1

kg tinh dầu, phần còn lại của cây có 1400 – 1500 kg cho 1 kg tinh dầu [10]), có hàmlượng cao nhất là lúc cây đã ra hoa Tinh dầu có mùi thơm của sả và chanh Trong tinhdầu có linalol , cineol, estragol, metyl chavicol và nhiều chất khác Tinh dầu màu vàngnhạt, thơm nhẹ, dễ chịu Tùy theo nơi trồng, các chỉ tiêu hóa lý có thay đổi [6]

Methyl chavicol có hương vị ngọt ngào được so sánh với hồi và rau thơm ở Pháp,linalool tạo ra mùi hương hoa và eugenol có mùi của đinh hương [8]

Ở Việt Nam đã xác định được Ocimum basilicumcó hai loại là Ocimum basilicum L.var basilicum và Ocimum basilicum var Pilosum.Ocimum basilicum L.var

basilicum được trồng phổ biến với hàm lượng dầu trong lá là 1,7% (tính trên dược

liệu khô tuyệt đối), thành phần chính của tinh dầu là metyl chavicola (79,1 – 82,5%),hàm lượng linalol rất thấp (0,09%) Như vậy, tinh dầu này tương đương với Réunion

Basil oil trên thị trường Ocimum basilicum var Pilosum có tên là Trà tiên, thành

phần chính của tinh dầu là citral (54 – 70%) [15] Tinh dầu là nguyên liệu cho methylchavicol dùng làm hương liệu [13]

Húng quếchứa eugenol, citronellol, linalool, citral, limonen, tecpineol có đặc tínhchống viêm và chống vi khuẩn[9].

Bảng 2.2 Thành phần các hợp chất dễ bay hơi chính của cây Húng quế ở Bắc Mỹ [16]

Húng quế ít calo, hầu như không có chất béo và là một nguồn tốt của vitamin A Năm

lá Húng quế tươi (2,5 gam) có ít hơn 1 calorie, 96,6 IU vitamin A và các vitamin khác,khoáng chất, protein và chất xơ Hạt Húng quế có nhiều chất xơ[8]

Húng quếchứa beta – carotene cao, vitamin A, cryptoxanthin, lutein và zeaxanthin,đóng một vai trò trong quá trình lão hóa; chứa Zeaxanthin nhằm lọc tia UV có hạitrong võng mạc,giúp bảo vệ chống lại bệnh võng mạc ở mắt [9]

Nguồn chứa nhiều sắt: một thành phần của hemoglobin trong các tế bào máu đỏ Húngquế còn chứa vitamin K, đóng một vai trò trong quá trình đông máu và tăng cườngxương, hỗ trợ hệ thống thần kinh và miễn dịch, giữ ổn định lượng đường trong máu Theo nghiên cứu, Húng quế kích thích hệ miễn dịch của động vật bằng cách tăng sảnxuất kháng thể đến 20% Húng quế được tổ chức GRAS công nhận là an toàn trongdanh sách thảo dược [9]

 Polyphenol

Cây Húng quế thuộc họ chứa nhiều chất chống oxi hóa như hợp chất phenolic và cáchợp chất flavonoid như axit cinnamic,axit caffeic, axit sinapic,axit ferulic Các hợpchất phenolic và flavonoid là những chất chống oxy hóa mạnh[17]

Theo Tiêu chuẩn thực phẩm của Anh (Cơ quan tiêu chuẩn thực phẩm, 2000), hàmlượng polyphenol của Húng quế là 322 mg/100g và xếp thứ hạng 26 trong 100 loạithực phẩm giàu polyphenol Hàm lượng chất kháng oxi hóa được xác định bằngphương pháp Folin là 4317mg/100g xếp hàng thứ 4 trong 100 loại thực phẩm giàupolyphenol nhất [18]

Polyphenol là hợp chất có hai hay nhiều nhóm OH gắn trực tiếp trên vòng benzennhưng cũng có phân tử với một vòng phenol, chẳng hạn như axit phenolic và rượuphenol [19] Các polyphenol là các chất rắn [20]

Hình 2.2 Một số polyphenol [20]

Các polyphenol là những chất chống oxy hóa mạnh nên dễ oxy hóa ở pH cao (VũHồng Sơn và Hà Duyên Tư, 2009), ở pH thấp có thể ức chế quá trình oxy hóa các hợpchất polyphenol và hàm lượng thu được cao hơn.Polyphenol phân cực tan tốt trongdung môi phân cực[21] Ngoài ra, pH thấp một mặt làm bền các hợp chấtanthocyanin,mặt khác kìm hãm sự hoạt động của enzyme polyphenol oxidase (Ruenroengklin vàcộng sự, 2008) Polyphenol tự do không tồn tại trong thiên nhiên Chúng chỉ tồn tại ởdạng ether hoặc eter, có thể chưng cất polyphenol Chúng dễ thăng hoa và tan trongnước, alcol; không tan trong hydrocarbon [20], dễ tan trong dung môi như kiềm loãng,cồn loãng, tan trong cồn, aceton, etyl acetate, không tan trong dung môi kém phân cựcnhư n-hexan, ether dầu hỏa, benzen, dietyl ether [22]

Polyphenol là thành phần phổ biến của các loại thực phẩm có nguồn gốc thực vật, cónhiều nhất trong chế độ ăn uống của chúng ta và phổ biến trong các loại trái cây, rau,ngũ cốc, dầu ô liu, các loại đậu khô, sô cô la và đồ uống như trà, cà phê và rượu vang.Mặc dù có mặt ở nhiều thực phẩm nhưng những tác động của polyphenol chỉ đượcquan tâm vào những năm gần đây bởi các nhà dinh dưỡng vì polyphenol rất đa dạng và

có cấu trúc hóa học phức tạp Polyphenol có thể bảo vệ các thành phần tế bào chốngôxy hoá nên hạn chế nguy cơ bệnh thoái hóa khác nhau[19] Các nghiên cứu (hóa học,dược lý học, lâm sàng) đã phần nào lý giải được mối liên quan giữa sức khỏe conngười và việc tiêu thụ các sản phẩm thực phẩm giàu các hoạt chất phenolic thiên

nhiên Các hợp chất phenolic chiếm một vị trí đáng kể trong số các nhóm hợp chấtthiên nhiên có tác dụng dự phòng ung thư[18].

Polyphenol được chia thành nhiều lớp theo số vòng phenol, chúng chứa các thànhphần cấu trúc liên kết với nhau Các nhóm chính của polyphenol là: flavonoid, acidphenolic, phenolic rượu, stilbenes và lignans [19]

Polyphenols đại diện cho một loạt các hợp chất, trong đó có axit hydroxybenzoic,hydroxycinnamic axit, anthocyanins, proanthocyanidins, flavonol, flavon, flavonol,flavanone, isoflavones, stilbenes, và lignans[23]

Hình 2.3 Cấu trúc hóa học của polyphenol [19]

Do sự phân bố rộng rãi, các polyphenol có vai trò quan trọng đối với sức khỏe của conngười nên chế độ ăn uống dinh dưỡng có polyphenol được chú ý trong những năm gần

đây Các nhà nghiên cứu và các nhà sản xuất thực phẩm đã tập trung vào cácpolyphenol có đặc tính chống oxy hóa mạnh trong chế độ ăn uống, các hiệu ứng đángtin cậy của chúng trong việc phòng ngừa những chứng bệnh căng thẳng có liên quanđến oxy hóa.Theo các nghiên cứu dịch tễ học, hấp thụ các hợp chất phenolic sẽ giảmđược nguy cơ mắc các bệnh tim mạch ngăn ngừa được bệnh ung thư Hơn nữa cácpolyphenol còn có các tác dụng sinh lý học cụ thể trong việc ngăn ngừa và điều trịbệnh[24].

Cấu trúc cơ bản của các flavonoid thường gồm 2-phenyl chroman hoặc có một khungAr-C3-Ar Trong thực vật, các flavonoid thường ở dạng các aglycon, O- hoặc C-glucosid[20] Các flavanoid là các sản phẩm từ đơn vị 4-hydroxy-cinnamoyl-CoA với

3 phần malonyl sẽ tạo nên cấu trúc cơ bản Sau đó tạo thành khung stilben và khungflavonoid như sau [26]:

Các flavonoid là các dẫn chất polyphenol ( có nhiều nhóm chức phenol) có trong nhiềuloại thực vật, đa phần có màu vàng, một số có màu đỏ, xanh, tím hay không có màu

Về cấu trúc hóa học, các flavonoid có khung chung là C6-C3-C6 gồm 2 vòng benzenA,B và vòng pyran C [26]

Trong cây cỏ, các flavonoid tồn tại dưới dạng các aglycon và dạng glycoside, tức làcác phần aglycon gắn với các phần đường Khi thủy phân các glycoside bằng các dungdịch acid loãng hay bằng các enzyme thì sẽ giải phóng ra các aglycon tương ứng và

các phần đường Ví dụ: khi thủy phân rurin có trong Hoa hòe (Sophara japonica) thì

sẽ nhận được aglycon, quercetin, các đường glucose và rhamnose Tùy theo các nhómthế chứa oxy ở vòng C và dây nối đôi có hay không có ở vị trí của vòng C mà người tachia các flavonoid thành các nhóm nhỏ như sau [26]:

- Các flanvon: có nhóm ceton ở C4 của khung cơ bản, có màu vàng chanh.

- Các flavonol: là các flavon có thêm nhóm hydroxyl ở C3

- Các flavanol: là các flavon mất đi dây nối đôi ở vị trí C2

- Các flabanonol: là các flavanol có thêm nhóm hydroxyl ở C3

- Các catechin: (ví dụ như epicatechin) không có màu nhưng ra ngoài ánh sáng

và không khí thì có màu nâu do bị chuyển hóa

Hiện nay phát hiện được khoảng 200 hợp chất flavonoid có chứa trong gần 100 họthực vật Flavonoid là những hợp chất có hoạt tính sinh học cao như chống viêm,kháng ung thư, kháng HIV, khoáng oxy hóa, khoáng nhiễm độc gan, giảm đau, chữatiêu chảy, kích thích miễn dịch, chống u bướu, chóng ung nhọt và chữa viêm sưngđộng mạch [25]

Hợp chất rutin hay rutosid tách từ Hoa hòe - Styphnolobium japonicum L (Schott) có

tác dụng giảm huyết áp, giúp cho cơ thể chống lại các trường hợp đứt mạch máu nhỏkhi huyết áp tăng cao Nhiều hợp chất flavonoid đã có tác dụng làm tăng lưu lượngmáu trong động mạch vành và các động mạch não, đồng thời làm giảm nhu cầu oxycung cấp cho tim Nó còn có tác dụng giảm ù tai, giảm đau nhức đầu và cả chứng cothắt ngực [20]

Từ loại Sắn dây - Pueraria montana, người ta đã chiết được một số hợp chất

isofavonoid (như: daidzein, daidzin, puerarin, ) có tác dụng điều trị các bệnh về timmạch và cảm sốt [25]

Hình 2.4 Cấu trúc phân tử của một số hợp chất flavonoid [19]

2.1.6 Công dụng

Ở nước ta, trước đây Húng quế chỉ thấy được trồng làm gia vị Tại miền Nam, ngoàicông dụng làm gia vị , người ta còn thu hoạch hạt để ăn cho mát, hơi có tác dụngchóng táo bón

Trong Đông Y, người ta dùng cây và quả Cây có vị cay, tính nóng, thơm dịu, kíchthích sự hấp thụ, làm ra mồ hôi, lợi tiểu, lương huyết, giảm đau Toàn thân và lá dùngchữa cảm cúm và ho Hoa có tính chất lợi tiểu, bổ thần kinh, dùng tốt cho những người

bị bệnh thần kinh, trẻ em ít ngủ, người lớn bị đau đầu, chóng mặt, đau bụng, ho, viêmhọng và ho gà, cũng dùng tốt cho các chứng đau có nguồn gốc thần kinh hay dạ dày.Ngoài ra, nó còn kích thích sự tiết sữa ở các bà mẹ mới đẻ thiếu sữa Quả có vị ngọt,cay, tính mát, kích thích thị lực Tại các nước khác, người ta trồng Húng quế chủ yếulàm nguồn cây cho nguyên liệu cất tinh dầu hoặc lấy cây sắc uống chửa sốt, làm cho ra

mồ hôi, nấu nước súc miệng và ngậm chữa đau, sâu răng.Từ năm 1975, tại miền Bắc,một số tỉnh đã trồng Húng quế với mục đích dùng cây cất tinh dầu dùng trong côngnghiệp chất thơm trong nước và xuất khẩu [6, 11]

Hơn nữa, các hợp chất thơm trong Húng quế có thể ngăn chặn oxy hóa gây hại cho cơthể, chẳng hạn như peroxid hóa lipid, ngoài ra còn liên quan đến ung thư, lão hóa sớm,

xơ vữa động mạch và bệnh tiểu đường[16]

Tinh dầu Húng quế được dùng trong công nghệ thực phẩm để làm hương liệu trongchế biến thức ăn, chế biến đồ uống, ngoài ra, còn dùng trong kỹ nghệ pha chế nướchoa, thuốc đánh răng và các mỹ phẩm khác Lá khô được dùng làm gia vị, tùy thuộctheo khẩu vị của từng dân tộc mà cách sử dụng khác nhau, có thể cho vào trứng ránghoặc súp như ở Pháp, hoặc cho vào bánh Pizza, cho vào thịt gà hay phomat như ở Italyhoặc dùng tươi như ở các nước châu Á [15]

Hầu hết mọi người thường không nghĩ Húng quế như một cây thuốc, nhưng nó đã

được sử dụng trong y học cổ truyền ở các nước trên thế giới O.americanum đã được

sử dụng tại Brazil cho vấn đề về thận và bệnh thấp khớp và ở Sudan, Ấn Độ trị ký sinh

trùng da Các lá và rễ của O.kilimandscharicum đã được sử dụng để điều trị cảm lạnh

và bệnh dạ dày ở Châu Phi O.basilicum đã được sử dụng trong y học cổ truyền Trung

Quốc cho các vấn đề về thận, loét nướu và trị đau tai, viêm thấp khớp, chán ăn, bệnh

ngoài da, kinh nguyệt không đều sốt rét ở Ấn Độ Chỉ riêng O.Basilicum có hơn năm

mươi loại thuốc, từ thuốc giảm đau đến loại thuốc giun, và đang sử dụng để điều trịhơn 100 loại bệnh, bao gồm cả mụn trứng cá, sốt, nhức đầu và nhiễm nấm [13]

Nước hoa, dược phẩm, thực phẩm và các ngành công nghiệp sử dụng rộng rãi các loài

Ocimum (Simon và cộng sự, 1984; Simon và cộng sự, 1990; Simon và cộng sự, 1999).

Bảng 2.4 Công dụng của Húng quế tại các quốc gia [9]

Tên quốc gia Công dụng của Húng quế

Trung Quốc Điều trị dạ dày, thận và bệnh máu

Châu Âu Điều trị cảm lạnh, mụn cóc và đường ruột

Indonesia Trị vết thương doo rắn cắn, ớn lạnh, ho và diệt vi khuẩn trên daMalaisia Giảm đau dạ dày

2.2 Tổng quan về quá trình trích ly

2.2.1 Khái niệm

Trích ly là quá trình hòa tan chọn lọc một hay nhiều cấu tử có trong mẫu nguyên liệubằng cách cho nguyên liệu tiếp xúc với dung môi Động lực của quá trình trích ly là sựchênh lệch nồng độ của cấu tử trong nguyên liệu và ở trong dung môi Đây là một quátrình truyền khối [27]

2.2.2 Cơ sở khoa học

Nguyên tắc trích ly bằng dung môi là dựa vào sự thẩm thấu dung môi vào tế bào, chấtcần trích ly hòa tan vào dung môi và khếch tán ra khỏi tế bào Quá trình trích ly kếtthúc khi chất cần trích đạt nồng độ cân bằng trong và ngoài tế bào [28]

Theo lý học, trích ly được ứng dụng theo nguyên tắc khi hai chất lỏng bất kì có hằng

số điện môi càng gần nhau thì độ hòa tan giữa chúng càng lớn, khi hằng số điện môiđúng bằng nhau thì chúng hòa tan với mức cực đại [29]

Thực chất của quá trình trích ly là quá trình khuếch tán các phần tử cần trích ly cótrong nguyên liệu Yêu cầu dung môi được chọn là phải có nhiệt độ sôi thấp, dễ tách,không ảnh hưởng tới chất cần trích ly, không tác dụng hóa học với nó Dung môi lạiphải hòa tan tốt chất cần trích ly, có khả năng chọn lọc, tức cấu tử cần thu nhận trong

mẫu nguyên liệu có độ hòa tan cao trong dung môi Ngược lại, các cấu tử khác cótrong nguyên liệu cần trích ly thì không hòa tan được trong dung môi hoặc hòa tankém Dung môi phải không ăn mòn thiết bị, không độc hại với cơ thể người, rẻ, dễkiếm Dung môi thông dụng nhất là cồn [30].

Trong quá trình trích ly, dung môi thường ở dạng pha lỏng, còn mẫu nguyên liệu cóthể ở dạng pha rắn hoặc pha lỏng Nếu mẫu nguyên liệu ở dạng pha rắn, quá trìnhđược gọi là trích ly rắn – lỏng, còn nếu mẫu nguyên liệu ở dạng lỏng thì đây là quátrình trích ly lỏng – lỏng Trong công nghệ thực phẩm, các nguyên liệu cần trích lythường tồn tại ở dạng pha rắn [27]

Các biến đổi của nguyên liệu trong quá trình trích ly [27]:

- Hóa lý: biến đổi hóa lý được xem là nhóm biến đổi quan trọng nhất trong quátrình trích ly Đó là sự hòa tan của các cấu tử từ nguyên liệu (pha rắn) vào dungmôi (pha lỏng) Cần lưu ý là tùy theo tính chọn lọc của dung môi mà thànhphần và hàm lượng các cấu tử hòa tan trong dịch trích sẽ thay đổi Thôngthường, cùng với những cấu tử cần thu nhận, dịch trích còn chứa một số cấu tửhòa tan khác Trong quá trình trích ly, còn có một số biến đổi khác như sự bayhơi, sự kết tủa,

- Vật lý: sự khuếch tán là biến đổi vật lý quan trọng trong quá trình trích ly Cácphân tử chất tan sẽ dịch chuyển từ tâm của nguyên liệu đến vùng bề mặt và dịchchuyển từ vùng bề mặt nguyên liệu vào dung môi Các phân tử dung môi sẽkhuếch tán từ vùng bên ngoài nguyên liệu vào bên trong cấu trúc các mau dẫncủa nguyên liệu Sự khuếch tán này sẽ giúp cho quá trình chiết rút các cấu tửcần trích ly từ nguyên liệu vào dung môi xảy ra nhanh hơn và triệt để hơn.Động lực của sự khuếch tán là do chênh lệch nồng độ

- Hóa học: trong quá trình trích ly, có thể xảy ra các phản ứng hóa học giữa cáccấu tử trong nguyên liệu Tốc độ của các phản ứng hóa học sẽ gia tăng khichúng ta thực hiện quá trình trích ly ở nhiệt độ cao

- Hóa sinh và sinh học: khi sử dụng dung môi là nước và thực hiện trích ly ởnhiệt độ phòng thì một số biến đổi hóa sinh và sinh học có thể xảy ra Cácenzyme trong nguyên liệu sẽ xúc tác phản ứng chuyển hóa những cơ chất cónguồn gốc từ nguyên liệu Hệ vi sinh vật trong nguyên liệu sẽ phát triển Tuy

nhiên, nếu chúng ta thực hiện quá trình trích ly ở nhiệt độ cao thì các biến đổihóa sinh và sinh học xảy ra không đáng kể.

2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng

Hàm mục tiêu của quá trình trích ly là hiệu suất thu hồi cấu tử cần chiết tách Đó là tỉ

lệ giữa hàm lượng cấu tử trong dung dịch trích ly với hàm lượng của nó trong nguyênliệu đem trích ly Giá trị hiệu suất thu hồi cấu tử càng cao thì việc thực hiện quá trìnhtrích ly sẽ đạt hiệu quả kinh tế càng cao Cần lưu ý là trong một số trường hợp, cấu tửcần thu nhận không phải là một chất mà là một hỗn hợp gồm nhiều hợp chất hóa họckhác nhau có trong nguyên liệu đem đi trích ly[27]

Kích thước nguyên liệu: kích thước nguyên liệu càng nhỏ thì diện tích bề mặt tiếp xúccàng nhỏ thì diện tích bề mặt tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi sẽ càng lớn Do

đó, việc trích ly các cấu tử từ nguyên liệu vào dung môi sẽ trở nên dễ dàng hơn Tuynhiên, nếu kích thước của nguyên liệu quá nhỏ thì chi phí cho quá trình nghiền xénguyên liệu sẽ gia tăng Ngoài ra, việc phân riêng giữa pha rắn và pha lỏng khi kếtthúc quá trình trích ly sẽ khó khăn hơn Vì vậy, nhà sản xuất cần xác định kích thướcphù hợp ứng với từng loại nguyên liệu đem trích ly[27]

Tỉ lệ khối lượng giữa nguyên liệu và dung môi: với cùng lượng nguyên liệu, nếu tatăng dung môi sử dụng thì hiệu suất trích ly sẽ tăng theo Đó là do sự chênh lệch nồng

độ của cấu tử cần trích ly trong nguyên liệu và trong dung môi sẽ càng lớn Tuy nhiên,nếu lượng dung môi sử dụng quá lớn thì sẽ làm loãng dịch trích, khi đó cần phải thựchiện quá trình cô đặc hoặc xử lý dịch trích bằng phương pháp khác để tách bớt dungmôi Như vậy, chúng ta cần xác định tỉ lệ phù hợp giữa khối lượng nguyên liệu vàdung môi[27]

Nhiệt độ trích ly: khi tăng nhiệt độ các cấu tử sẽ chuyển động nhanh hơn, do đó sự hòatan và khuếch tán của cấu tử từ nguyên liệu vào dung môi sẽ được tăng cường Ngoài

ra, khi nhiệt độ tăng, độ nhớt của dung môi sẽ giảm, dung môi dễ dàng xuyên qua lớpnguyên liệu và làm diện tích tiếp xúc bề mặt giữa nguyên liệu và dung môi sẽ cànglớn Tuy nhiên, việc tăng nhiệt độ trích ly sẽ làm tăng chi phí năng lượng cho quátrình, đồng thời có thể xảy ra một số phản ứng hóa học không mong muốn trong dịchtrích[27]

Thời gian trích ly: khi tăng thời gian trích ly thì hiệu suất trích ly thu hồi chất chiết sẽtăng lên Tuy nhiên, nếu thời gian trích ly quá dài thì hiệu suất thu hồi chất chiết sẽkhông tăng thêm đáng kể[27].

2.2.4 Các phương pháp trích ly

2.2.4.1 Phương pháp ngâm

Ngâm là phương pháp cổ điển, thường sẽ kết hợp với xử lý nhiệt để tăng hiệu quả Xử

lý nhiệt làm tăng khả năng hòa tan và khuếch tán của các hợp chất; giảm độ nhớt dungmôi, tăng khả năng truyền khối và xâm nhập của dung môi vào trong tế bào (Al – Farsi

và Lee, 2008) Mặt khác, theo Mohamad và cộng sự (2010)nhiệt độ cao có thể làmgiảm các rào cản tế bào do suy yếu thành và màng tế bào, kết quả làm dung môi dễdàng tiếp xúc với các hoạt chất, làm tăng khả năng trích ly

Quá trình trích ly bằng dung môi có ưu điểm là thiết bị đơn giản, có thể xử lý mộtlượng lớn nguyên liệu Các yếu tố chính cần lưu ý trong khi thực hiện quá trình trích lybằng dung môi [28]:

- Lựa chọn dung môi trích ly: dung môi trích ly là các dung môi hòa tan đượchợp chất cần trích ly Các polyphenol là các hợp chất phân cực, nên chủ yếu sửdụng dung môi phân cực như nước, ethanol, methanol, aceton, ethylacetate, Phần lớn các tài liệu công bố đều sử dụng dung dịch ethanol hoặcmethanol có nồng độ từ 40 – 70% (v/v) hoặc aceton 50%, khi dùng dưới hoặctrên nồng độ này hiệu suất trích ly thường thấp Tuy nhiên cũng có một số tàiliệu công bố việc sử dụng nước hoặc dung dịch acid loãng để thực hiện trích ly

- Kích thước vật liệu: quá trình trích ly xảy ra chủ yếu do thẩm thấu và khếch tánnên kích thước vật liệu càng nhỏ, diện tích tiếp xúc càng lớn và hiệu xuất trích

ly càng cao

- Nhiệt độ: nhiệt độ cao tăng vận tốc và hiệu quả quá trình, tuy nhiên lưu ý để lựachọn nhiệt độ phù hợp tránh làm oxi hóa hợp chất sinh học cần tách Trongtoàn bộ quá trình trích ly hợp chất polyphenol, nhiệt độ không nên vượt quá

800C

- Tỷ lệ nguyên liệu: dung môi: tỷ lệ này càng nhỏ thì hiệu quả trích ly càng cao

- Khuấy trộn: khuấy trộn giúp tăng cường hiệu quả trích ly, do tăng cường quátrình truyền khối.

- pH: khi thực hiện trích ly ở pH thấp sẽ tránh được hiện tượng oxi hóapolyphenol và tăng hiiệu quả trích ly Tuy nhiên, cũng có nghiên cứu cho rằngảnh hưởng pH không làm ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả trích ly, chỉ cần đảmbảo trích ly ở pH trung tính hoặc thấp hơn

- Thời gian: mặc dù hiệu quả trích ly thường tăng theo thời gian, nhưng việc kéodài thời gian trích ly lại có điểm bất lợi về mặt năng lượng

2.1.1.1 Phương pháp trích ly có hỗ trợ của vi sóng[29]

Ngày nay, cùng với những tiến bộ của khoa học kỹ thuật, phương pháp trích ly cũngnhư các thiết bị trích ly đã được nghiên cứu, cải tiến và đưa vào áp dụng thực tế nhằmnâng cao hiệu suất cũng như chất lượng của sản phẩm chất thơm thu được Một sốphương pháp và thiết bị trích ly mới có thể kể đến đó là trích ly vi sóng

Trích ly vi sóng dựa trên kết quả các dao động của trường điện từ với tần số 2450MHz Các phân tử trong các hợp chất thiên nhiên thường là lưỡng cực điện, có mộtđầu tích điện âm và một đầu tích điện dương Những đầu lưỡng cực này thường có xuhướng quay sao cho nằm song song với chiều điện trường ngoài Khi điện trường daođộng các phân tử quay nhanh qua lại và được chuyển hóa thành chuyển động nhiệt hỗnloạn va chạm phân tử tạo thành nhiệt trong môi trường trích ly Hình dưới đây mô tảnguyên lý tạo nhiệt vi sóng và tạo nhiệt thông thường

Hình 2.5 Tạo nhiệt bằng vi sóng và tạo nhiệt thông thường

Vi sóng là một lựa chọn khả thi để tạo nhiệt phục vụ quá trình trích ly Bảng sau đây

tạo nhiệt bằng phương pháp khác Số liệu cho thấy sử dụng vi sóng làm nguồn nhiệt hỗtrợ trích ly cho năng suất và hiệu quả kinh tế cao.

Bảng 2.5 So sánh hiệu quả giữa các phương pháp cung cấp nhiệt [22]

Phương pháp cung

cấp nhiệt

Nhiệt độ(00C)

Công suất(W)

Thời gian(phút)

Năng lượngtiêu hao (kWh)

Chi phí(USD)

2.1.1.2 Phương pháp trích ly có hỗ trợ củasiêu âm

Để tăng hiệu quả trích ly, các nghiên cứu đã được đưa ra để cải thiện phương pháptrích ly bằng dung môi bằng các áp dụng các biệp pháp hỗ trợ như siêu âm.

Bản chất của siêu âm: sử dụng siêu âm làm tăng nhanh quá trình trích ly, do tác độngcủa sóng siêu âm phá vỡ các tế bào[28]

Sự hình thành sóng cơ trong môi trường chất: các môi trường chất đàn hồi (khí, lỏng,rắn) có thể coi là những môi trường liên tục gồm những những phần tử liên kết chặtchẽ với nhau Ở trạng thái bình thường, mỗi phần tử có một vị trí cân bằng bên Nếutác dụng lên một phân tử A nào đó của môi trường thì phân tử này dời khỏi vị trí cânbằng bên Do tương tác với các phân tử bên cạnh, một mặt kéo phần tử A về vị trí cânbằng, một mặt phân tử A chịu lực tác dụng và do đó chịu lực thực hiện dao động Hiệntượng tiếp xúc này xảy ra đối với các phần tử khác của môi trường Những dao động

cơ bản lan truyền trong môi trường đàn hồi được gọi là sóng dàn hồi hay sóng cơ học

Về bản chất, sóng âm là sóng cơ học do đó tuân theo mọi định luật của sóng cơ học cóthể tảo ra sóng âm bằng cách tác dụng một lực cơ học vào môi trường truyền âm [31].Sóng siêu âm là một dạng sóng cơ học truyền trong môi trường vật chất có tần số daođộng 20kHz < f < 109Hz

Bảng 2.6 Trở kháng âm, vận tốc lan truyền trong một số môi trường sinh học[31]STT Môi trường vật chất C (m/s) Ƿ (g/cm3) Z ( g/cm3.s)

Do hiện tượng sinh nhiệt của môi trường, năng lượng sóng âm biến đổi một phầnthành nhiệt năng Nhiệt năng này làm nhiệt độ môi trường tăng lên Sóng âm với

cường độ lớn có thể tạo ra những bong bóng các phân tử hơi hòa tan trong môi trường.Kích thước và trạng thái của các bọt tùy thuộc vào năng lượng của sóng âm Nếucường độ đủ lớn thì có thể làm các bọt này vỡ ra và tạo áp lực xé Chính hiện tượngnày làm gián đoạn liên kết trong cấu trúc mô [31].

2.3 Tổng quan về các phương pháp xác định khả năng kháng oxi hóa(Michael Antolovich và cộng sự, 2002)

2.3.1 Gốc tự do

Trong cơ thể người, các phân tử có đầy đủ điện tử bao bọc xung quanh khi ở trong tìnhtrạng ổn định về cấu trúc Gốc tự do là những phân tử “không ổn định”vì chúng thiếumất một điện tử Để bù đắp vào sự thiếu hụt ấy, gốc tự do sẽ “chiếm đoạt” điện tử củaphân tử ổn định kế bên Lúc này trong khi gốc tự do đã thành phân tử ổn định thì phân

tử vừa bị chiếm đoạt mất điện tử lại trở thành gốc tự do, tạo nên một chuỗi phản ứngkhông có lợi cho cơ thể[32]

Cơ chế tác động của gốc tự do[32]

Khi một phân tử trở thành gốc tự do, chức năng của nó bị phá hủy, ảnh hưởng đến toàn

bộ tế bào mà nó là thành phần trong đó Tế bào có thể bị tổn thương, suy yếu hay thậmchí là đột biến Nhiều nghiên cứu cho thấy hút thuốc lá, hóa chất ô nhiễm có trongkhông khí… khiến quá trình sinh sản gốc tự do trong cơ thể diễn biến nhanh hơn

Sự hình thành gốc tự do trong cơ thể là một quá trình tự nhiên luôn diễn tiến, được coinhư một sản phẩm phụ của các phản ứng hóa sinh và hoạt động của enzyme trong cơthể Tuy nhiên, số lượng quá nhiều gốc tự do trong cơ thể sẽ gây tổn thương tế bào.Các nhà nghiên cứu đã nhận thấy rằng các gốc tự do đứng đằng sau những căn bệnhnguy hiểm như ung thư, chứng xơ vữa động mạch, bệnh hen suyễn, tiểu đường, suygiảm khả năng nhìn… Gốc tự do cũng được cho là nguyên nhân gây ra tình trạng lãohóa Đôi khi, gốc tự do xuất hiện do cơ thể chúng ta tiếp xúc quá lâu dưới ánh nắngmặt trời, biểu hiện bên ngoài là da bị cháy nắng bỏng rát

Tuy nhiên, cũng phải nói rằng những gốc tự do không phải luôn luôn gây thiệt hại cho

cơ thể Gốc tự do là thành phần thiết yếu của quá trình phát triển tế bào, vì vậy cầnphải có một số lượng nhất định gốc tự do tồn tại trong cơ thể Chúng cũng được sản

sinh khi tế bào bạch cầu cần chúng để tiêu diệt những dị nguyên có thể gây hại cho cơthể Gốc tự do lúc đó như là một phần của hệ miễn dịch vậy Như thế, chỉ khi nàotrong cơ thể có quá nhiều gốc tự do thì mới dẫn đến tổn thương.

Số lượng chất oxy hóa và gốc tự do nên ở trạng thái cân bằng Để chống lại tác hại do

dư thừa gốc tự do gây nên, cơ thể cần có đủ chất chống oxy hóa Hóa chất này sẽ làm

vô hiệu tác động của gốc tự do Chất chống oxy hóa được sản sinh từ quá trình trao đổichất trong cơ thể, theo đó trái cây, rau và nguồn cung dồi dào vitamin, carotenoid,vitamine E (những chất chống oxy hóa mạnh) Tuân thủ chế độ ăn đa dạng các thựcphẩm giàu chất chống oxy hóa sẽ bảo vệ cơ thể trước sự tổn thương của quá trình oxyhóa

2.3.2 Phương pháp TEAC (Trolox equivalent antioxydant capacity)

Phương pháp TEAC: xác định hoạt tính chống oxy hóa so với khả năng chống oxy hóacủa Trolox

Cation ABTS+[2,2’-azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate)(ABTS)] là một gốc

tự do bền Đây là một chất phát quang màu xanh, được đặc trưng ở độ hấp thu 734 nm.Khi cho chất chống oxy hóa vào dung dịch chứa ABTS+, các chất chống oxy hóa sẽkhử ion này thành ABTS Đo độ giảm độ hấp thu của dung dịch ở bước sóng 734nm

để xác định hoạt tính của chất chống oxy hóa trong sự so sánh với chất chuẩnTrolox[6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid] Trong môi trườngkali persulfate, gốc ABTS+ có thể bền 2 ngày ở nhiệt độ phòng trong tối

2.3.3 Phương pháp DPPH (Scavenging ability towards DPPH radicals)

Phương pháp DPPH: khả năng khử gốc tự do DPPH

1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) là một gốc tự do bền, có màu tía và có độ hấpthu cực đại ở bước sóng 517 nm Khi có mặt chất chống oxy hóa, nó sẽ bị khử thành2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazine(DPPH-H), có màu vàng Đo độ giảm độ hấp thu ởbước sóng 517nm để xác định khả năng khử gốc DPPH của chất chống oxy hóa.Lượng mẫu cần thiết để phản ứng với một nửa lượng DPPH (hay độ hấp thu 50%)được gọi là lượng tương đối Trolox phản ứng Khi đó, hoạt tính chống oxy hóa của

mẫu có thể diễn tả bằng thuật ngữ là số micromole bằng Trolox/100g mẫu hay đơn vịTrolox/100g hay TE/100g (TE: trolox equivalent) hay IC50.

2.3.4 Phương pháp ORAC (Oxygen radical absorbance capacity)

Phương pháp ORAC:xác định khả năng hấp thụ gốc tự do chứa oxy hoạt động

Phương pháp này đo mức độ phân hủy do bị oxy hóa của fluorescein khi có sự hiệndiện của gốc peroxyl Phản ứng trong điều kiện này được so sánh với phản ứng trong

sự hiện diện của chất chuẩn Trolox (hay vitamin E) và trong hiện diện của mẫu chứachất chống oxy hóa cần xác định hoạt tính Khi fluorescein bị oxy hóa, cường độ pháthuỳnh quang sẽ giảm đi Tiến hành đo độ giảm cường độ phát quang này liên tục trong

35 phút sau khi thêm chất oxy hóa vào Khi có mặt chất chống oxy hóa, sự phân rãfluorescein sẽ chậm hơn Xây dựng đường cong biểu diễn sự phụ thuộc độ giảm pháthuỳnh quang theo thời gian và vùng dưới đường cong dùng để tính toán Kết quả tínhtoán là mmol Trolox/g mẫu

Ưu điểm của phương pháp ORAC là xác định được có hoặc không có sự trễ pha trongmẫu chứa các chất chống oxy hóa Đây là một điều thuận lợi khi đo các mẫu thựcphẩm chứa cả những hợp chất chống oxy hóa có tốc độ phản ứng khác nhau nhiều

2.3.5 Phương pháp TRAP (Total radical-trapping antioxydant potential)

Phương pháp TRAP:khả năng chống oxy hóa bằng cách bẫy các gốc tự do

Phương pháp TRAP sử dụng gốc peroxyl được tạo thành từ 2,2’-azobis amidinopropane) dihydrochloride (AAPH) Khi cho AAPH vào môi trường plasma,các chất khử sẽ bị oxy hóa Quá trình oxy hóa này được đo đạt thông qua hàm lượngoxy tiêu thụ bằng một điện cực Khi có mặt chất chống oxy hóa trong môi trườngplasma, quá trình oxy hóa sẽ xảy ra chậm hơn Giá trị TRAP của mẫu thí nghiệm đượctính toán dựa vào độ dài pha lag của mẫu so với độ dài pha lag của mẫu trắng và độ dàipha lag của chất chuẩn là dung dịch Trolox Kết quả tính toán là mmol Trolox/kg mẫurắn hoặc mmol Trolox/L mẫu lỏng

(2-2.3.6 Phương pháp FRAP (Ferric reducing-antioxydant power)

Phương pháp FRAP: năng lực chống oxy hóa bằng phương pháp khử sắt